制动系统设计指南(共85页).doc

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制动系统的设计




汽车制动时，地面作用于车轮的切线力称为地面制动力Fxb，它是使汽车制动而减速行驶的外力。在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩Mu所需的力称为制动器制动力Fu。
地面制动力是滑动摩擦约束反力，其最大值受附着力的限制。附着力FΦ与Fxbmax的关系为Fxbmax＝FΦ＝Fz·Φ。Fz为地面垂直反作用力，Φ为轮胎—道路附着系数，其值受各种因素影响。若不考虑制动过程中Φ值的变化，即设为一常值，则当制动踏板力或制动系压力上升到某一值，而地面制动力达最大值即等于附着力时，车轮将抱死不动而拖滑。踏板力或制动系压力再增加，制动器制动力Fu由于制动器摩擦力矩的增长，仍按直线关系继续上升，但是地面制动力达到附着力的值后就不再增加了。制动过程中，这三种力的关系，如图1所示。
汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受轮胎。道路附着条件的限制。所以只有当汽车具有足够的制动器摩擦力矩，同时轮胎与道路又能提供高的附着力时，汽车才有足够的地面制动力而获得良好的制动性。
图2是汽车在水平路面上制动时的受力情形 (忽略了汽车的滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩) 。此外，下面的分析中还忽略制动时车轮边滚边滑的过程，附着系数只取一个定值Φ，惯性阻力为：
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图1： 制动过程中，地面制动力、制动器制动力及附着力的关系
图2 制动时的汽车受力图
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图3.
汽车的制动能力常用制动效能反映。制动效能是指汽车以一定初速迅速制动到停车的制动距离或制动过程中的制动减速度。制动过程中典型的减速度与时间关系曲线如图3所示。其中，t
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a为制动系反应时间，指制动时踏下制动踏板克服自由行程、制动器中蹄与鼓的间隙等所需时间。—，—；tb为减速度增长时间，—，—。制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系。制动距离是指在一定制动初速度下，汽车从驾驶员踩着制动踏板开始到停住为止所驶过的距离。根据图1所示的典型制动过程，可求得制动距离S：
S＝v(ta+tb)+ ＝？ M

在任何轮胎－地面附着系数之下，汽车在水平路面制动时均能使双轴汽车前、后轮同时接近抱死状态的前、后制动器制动力分配曲线称之为理想制动器制动力分配曲线，通常称为I曲线。此时，前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。
Fu1
Fu2
hg
FZ1
FZ2
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理想制动器制动力分配曲线与实际线性制动器制动力分配曲线（单位汽车重力）

制动踏板力与制动力的关系
在制动踏板上加力F，在车轮刹车上就会产生如下的制动力
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制动盘
活塞
制动器主缸
制动主缸
真空助力器
制动踏板